Před miliardami let se molekuly na neživé a bouřlivé Zemi smíchaly a vytvořily první životní formy. O mnoho let později se větší, chytřejší forma života schoulí nad laboratorními experimenty, které se snaží pochopit jeho vlastní začátky.
Zatímco někteří říkají, že život vznikl z jednoduchých řetězců molekul, jiní říkají, že časné chemické reakce vytvořily samoreplikující se RNA. Příbuzný DNA, RNA se chová jako dekodér nebo posel genetické informace.
Nová studie poskytuje důkaz pro myšlenku RNA, která je známá jako „RNA světová hypotéza“. Ale alespoň jedna složka v rané RNA se může lišit od toho, co se nachází v moderní formě, skupina vědců informovala 3. prosince v časopise Proceedings of National Academy of Sciences.
Moderní RNA, spolu s jejím základním cukrem a fosfátem, se skládá ze čtyř hlavních stavebních bloků: nukleobáz nazývaných adenin (A), cytosin (C), guanin (G) a uracil (U).
Ukazuje se však, že časná RNA mohla mít jednu nukleobázu, která není součástí moderní formy.
Do malých plastových zkumavek vědci dali vodu, trochu soli, pufr, aby udrželi pH zásadité a ionty hořčíku pro urychlení reakcí. Tyto podmínky jsou podobné těm, které se vyskytují ve sladkovodním jezeře nebo rybníku, kráterovém jezeře nebo druhu jezera nebo bazénu nalezeného ve sopečných oblastech, jako je Yellowstonský národní park - všechna místa, která mohla začít život.
Vědci pak přidali malý kousek RNA nazývaný primer připojený k delšímu kusu RNA nazývanému šablona. Nová RNA je vytvořena, když primer kopíruje templát RNA pomocí párování bází. Nukleobáze se jedinečně spojují; C se váže pouze s G a A se váže pouze s U.
Vědci přidali nukleobáze (A, C, G a U), aby se mohli vázat na templát a tím prodloužit kratší část, primer. Výsledky ukázaly, že s přísadami z moderní RNA reakce nepracovala dostatečně rychle, aby se RNA mohla tvořit a replikovat bez chyb.
Ale potom vědci přidali do směsi jinou látku, zvanou inosin, místo molekuly na bázi guaninu. Poté byli vědci překvapeni, když zjistili, že RNA se může tvořit a replikovat o něco přesněji než ve směsi s guaninem.
Tato kombinace nezpůsobila to, co se nazývá „katastrofická chyba“, což znamená, že mutace nebo náhodné chyby v replikacích zůstaly pod prahem, což zajistilo, že je lze před hromadením eliminovat.
„Skutečnost, že překonává problém s katastrofickou chybou, je důležitým testem významnosti,“ řekl David Deamer, biolog na kalifornské univerzitě v Santa Cruz, který nebyl součástí studie. Jeho jediným dohadováním je tvrzení, že inosin je při výrobě primitivní RNA pravděpodobnější než jiné alternativní báze, řekl Deamer. Ještě si nemyslí, že by ostatní základny měly být vyloučeny, protože „je to poměrně široký nárok… založený na vysoce specifické chemické reakci,“ řekl Deamer Live Science.
Ale protože inosin lze snadno odvodit z jiného páru bází, adeninu, usnadňuje proces původního života, než kdybyste museli udělat guaninu od nuly, řekl John Sutherland, výzkumník chemického původu molekulární biologie v MRC Laboratoř molekulární biologie ve Velké Británii, která nebyla součástí studie.
Tato zjištění porušují „konvenční moudrost, kterou inosin nemohl být užitečný,“ řekl Sutherland Live Science. Inosin si získal tuto pověst, protože pracuje velmi specificky ve formě RNA zvané transferová RNA, která dekóduje genetické informace.
Inosin byl považován za „kolísavý“ nebo se váže k různým párům bází spíše než k jednomu. To by z ní udělalo špatnou molekulu pro poskytnutí jedinečných pokynů k vytvoření nové RNA, protože by neexistoval jasný směr, s čím by se inosin mohl vázat. A tak „mnozí z nás si mylně mysleli, že je to vlastní vlastnost inosinu,“ řekl Sutherland. Tato studie však ukázala, že inosin, v časném světovém kontextu, kde se poprvé objevila RNA, se nekroutí, ale místo toho spolehlivě spáruje s cytosinem, dodal.
„Teď to všechno dává smysl, ale na základě starších výsledků jsme neočekávali, že inosine bude fungovat stejně dobře,“ řekl vedoucí studie Jack Szostak, profesor chemie a chemické biologie na Harvardské univerzitě, který je také laureát Nobelovy ceny.
Szostak a jeho tým se nyní snaží zjistit, jak jinak by se tato primitivní RNA mohla lišit od moderní RNA - a jak se nakonec proměnila v moderní RNA. Velká část jejich laboratoře je také zaměřena na to, jak se molekuly RNA replikovaly před vývojem enzymů. (Enzymy jsou proteiny, které urychlují chemické reakce.)
„To je velká výzva,“ řekl Szostak Live Science. "Udělali jsme hodně pokroku, ale stále existují nevyřešené hádanky."
Sutherland také poznamenal, že pole se obecně pohybuje od čisté „hypotézy RNA světa“ do té, která vidí více složek promíchaných do kotle, který vytvořil život. Mezi ně patří lipidy, peptidy, proteiny a zdroje energie. Dodal, že v myslích vědců „je to méně puristický RNA svět, než tomu bylo dříve.“
